Устройство для защиты от токов короткого замыкания электроустановки Советский патент 1982 года по МПК H02H3/08 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ Изобретение относится к электроте нике, в частности к релейной защите объектов электроэнергетических систем, и может быть использовано для защиты трансформаторов электрической сети печей графитации в электродной промышленности. Известно устройство для максималь ной токовой защиты от коротких замыканий в трансформаторах и сети, кото рой содержит преобразователь тока, электромагнитный и индукционный элементы, используемые для измерения величин тока и отключения электроустановки tl. Однако данное устройство не может надежно защитить систему питания печей графитации, поскольку имеет недостаточную чувствительность. Это обусловлено тем, что токи короткого замыкания в системе питания печей графитации сравнимы с номинальными рабочими токами, которые изменяются В широких пределах от 5 кА в начале кампании графитации до 80-100 кА в конце кампании, и отстройка защиты от максимальных рабочих ведет к тому, что она оказывается не чувствительной к токам короткого замыкания в начале кампании. Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности и достигаемому результату является известное устройство для токовой защиты от токов короткого замыкания с блокировкой минимального напряжения, содержащее преобразователи тока и напряжения, ;Д8а пороговых блока, выходы которых об-ьединены по схеме И и выходной исполнительный блок С 2 . Однако данное устройство не обеспечивает надежной защиты электроустановки от коротких замыканий из-за низкой чувствительности, поскольку в процессе кампании графитации коэффициент трансформации печного транс(1юр3 9 матора, a следовательно, и вторично напряжение на трансформаторе и печи меняется в широких пределах от 127 до В, и отстройка реле от минимального рабочего напряжения не обеспечивает защиту при малых коэффициентах трансформации и высоком рабочем напряжении. Цель изобретения - повышение надежности работы электроустановки. Поставленная цел достигается те что в устройство для защиты от токо короткого замыкания электроустановки содержащее подключенные к силовой цепи защищаемой электроустановки преобразователи тока и напряжения, два пороговых блока, Тзыходы которых подключены к входам элемента И, выхо последнего соединен с входом выходно го исполнительного блока, дополнительно введены блок фиксации скорос ти увеличения тока и блок фиксации скорости снижения напряжения, приче указанные блоки подключены между выходами и входами соответственно преобразователя тока и первого поро гового блока и преобразователя напряжения и вторым пороговым блоком. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - его принципиальная схема. Устройство содержит преобразователь 1 тока, преобразователь 2 на пряжения, блок 3 фиксации скорости увеличения тока, блок k фиксации ск рости снижения напряжения, первый пороговый блок 5, второй пороговый блок 6, элемент И 7, выходной испол нительный блок 8. Преобразователь 1 тока содержит трансреактор 9 тока, первичная обмотка которого подключена к трансформатору тока, установленному с первичной стороны защищаемого силового трансформатора, и выпрямительный мост, выполненный на диодах 10-13- Преобразователь 2 напряжения содержит подключенный на напряжение короткой сети трансформатор Tt и выпрямительный мост, выполненный на диодах . Блок 3 фиксации скорости увеличения тока выполнен на активно-емкостных элементах , содержит стабилитрон 23, ограничивающий перенапряжения, и диод 2, предотвращающий протекание тока между зарядными цепями 19 20 и 21-22. Блок А фиксации скорост снижения напряжения выполнен на активно-емкостных элементах 25-28, со-, держит диод 29, предотвращающий протекание тока между цепями 25-26 и 27-28. Первый пороговый блок 5 содержит стабилитрон 30, резистор 31 и тиристор 32,второй пороговый блок 6 содержит стабилитрон 33 резистор 3 и тиристор 35, элемент И 7 выполнен на двух тиристорах 36 и 37, каждый из которых шунтирован разрядно-зарядными цепями и для надежного удержания тиристоров в открытом состоянии, включенных последовательно в цепь катушки Ц6 отключения выключателя выходного исполнительного блока В. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы системы питания печи графитации с выходов преобразователей 1 и 2 тока и напряжения на входы блоков 3 и 4 фиксации скорости увеличения тока и скорости снижения напряжения соответственно поступают сигналы, под действием которых заряжаются конденсаторы 19,21 и 25,27- Однако этого напряжения заряда недостаточно для пробоя стабилитронов 30 и 33 первого и второго пороговых блоков, в этом режиме через элемент И 7 на вход выходного исполнительного блока 8 сигнал не проходит и отключения защищаемой электроустановки не происходит. При коротком замыкании в системе питания печи графитации происходит резкое снижение напряжения скачкообразное возрастание тока. При скачкообразном возрастании тока в первичной обмотке трансреактора 9 тока скачкообразно повышается напряжение на выходе преобразователя 1 тока, так как изменение напряжения на выходе,трансреактора тока пропорционально изменению первичного тока. Кояденсаторы 19 и 21 блока 3 фиксации скорости увеличения тока начинают дозаряжаться. Поскольку постоянная времени заряда конденсатора 19 меньше, чем конденсатора 21, между анодом и катодом диода 2k появляется разность потенциалов (на катоде +, и на аноде - ), под действием которой при определенной величине порядка 10 В стабилитрон 30 первого порогового блока 5 открывается и начинает пропускать ток, создающий падение напря5 .

жения на резисторе 31, открывающее тиристор 32 элемента И 7- Происходящее при этом скачкообразное увеличение тока открывает тиристор 36 элемета И 7- Тиристор 36 удерживается некоторое время в открытом состоянии разрядным током заряженного конденсатора 38. Если в течение этого времени открывается тиристор 37 элемента И 7 в цепи катушки iS отключения выключателя выходного исполнительного блока 8 будет протекать ток и выключатель отключает систему питания.

Открытие-тиристора 37 элемента И 7 происходит в результате резкого снижения напряжения при коротком замыкании. Если в процессе эксплуатации происходит короткое замыкание.в системе питания электропечной установки графитации, резко снижается напряжение на шинах короткой сети, куда подключена первичная обмотка трансформатора It напряжения, а следрвательно, также резко снижается на пряжение на выходе преобразователя 2 напряжения. Заряженные конденсаторы 25 и 27 начинают разряжаться, а поскольку постоянные времени разряда цепей 25-26 и 27-28 выбраны разными, в частности постоянная впемени разряда цепи 25-26 меньше, чем постоянная времени разряда цепи 27-28, между анодом и катодом диода 2Я появляется разность потенциалов (на катоде +, на аноде - }, под действием которой стабилитрон 33 второго порогового блока 6 открывается и начинает пропускать ток, падение напряжения от которого на сопротивлеНИИ З открывает тиристор 35- Открытие тиристора 35 скачкообразно увеличивает ток в цепи управляющего элетрода тиристора 37 и открывает его.

Защита не работает и не дает ложных сигналов на отключение при плавном эксплуатационном подъеме тока в печи графитации и понижении напря32«

жения при переключении трансформатора на более высокую ступень трансформации, так как при этом происходит постепенное плавное перераспределение напряжения между цепями 1920 и 21-22, и между цепями 25-26 и 27-28 соответственно, а напряжение на стабилитронах 30 и 33 не достигает необходимой величины.для их открытия. Следовательно, тиристоры 32 и 35 первого и второго блоков Зб и 37 элемента И 7. остаются закрытыми и в катушке отключения ток отсутствует.

Данное техническое решение позволяет повысить надежность работы устройства для защиты токов короткого замыкания.

Формула изобретения

Устройство для защиты от токов короткого замыкания электроустановки , содержащее подключенные к силовой цепи защищаемой электроустановки преобразователи тока и напряжения, два пороговых блока, выходы которых подключены к входам элемента И, выход последнего соединен с входом выходного исполнительного блока, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы электроустановки, в него дополнительно введены блок фиксации скорости увеличения тока и блок фиксации скорости снижения напряжения, причем указанные блоки подключены между выходами и входами соответственно преобразователя тока и первфго порогового блока и преобразователя напряжения и второго порогового блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Федосеев А. И. Релейная эа1цита электрических систем. М., Энергия,

1976, с. 57.

2.Там же, с. «91.